负载TiO_2浮石对污水处理厂二沉池出水的矿化与灭菌研究

城市污水处理厂第二沉淀池出水的污染物浓度较低,经过矿化及灭菌等深度处理后可以同用,从而减轻对淡水资源的需求.本实验采用溶胶-凝胶法制备了负载TiO2的浮石光催化剂,对城市污水处理厂第二沉淀池出水进行了矿化及灭菌处理研究.采用低压汞灯对处理水样照射2 h,有机物降解率可以达到50%,灭菌效率达到100%.处理后的水可以作为农作物灌溉、城市绿化和娱乐用水.负载在浮石表面的TiO2薄膜经过10次的光催化循环实验后,没有明显破损,可以再次循环使用.TiO2浮石具有质轻、机械性能好和价格低等优点,该方法处理废水的适用浓度低,可以广泛应用于微污染水和城市污水处理厂出水的深度处理.     

典型设施环境条件对土壤活性有机碳及腐殖物质碳的影响

为明确设施环境对土壤有机碳形态变化的影响,选取武汉城郊设施土壤为研究对象,分别设置环境温度(4、10和25℃)、土壤酸化(土壤pH分别为6.89、6.11和5.30)和土壤盐渍化[土壤w(可溶性盐分)分别为1.90、3.05和5.01 g/kg]3种典型设施环境条件,通过为期90 d的室内模拟强化试验,研究以上3种典型设施环境条件对土壤活性有机碳动态变化、腐殖物质碳组成及有机碳矿化率的影响.结果表明:与4℃的对照处理相比,随着设施环境温度升高,土壤w(MBC)(MBC为微生物生物量碳)和w(ROOC)(ROOC为易氧化有机碳)呈上升趋势,25℃时的最大增幅分别达19.43%和55.56%;而土壤w(DOC)(DOC为可溶性有机碳)总体呈先升后降的趋势,10℃下最大增幅为17.23%,25℃下最大减幅为60.89%.与对照土壤[pH为6.89,w(可溶性盐分)为1.90 g/kg]相比,土壤pH为5.30的酸化处理下w(MBC)和w(ROOC)平均降幅分别为29.80%和5.93%,土壤w(可溶性盐分)为5.01 g/kg的盐化处理下的平均降幅分别为35.64%和6.26%,而酸化和盐化使土壤w(DOC)较对照的平均增幅分别达58.19%和119.73%.此外,设施环境温度提高会降低土壤有机碳矿化率和HU(胡敏素碳)所占比例,其HA/FA(胡敏酸碳富里酸碳含量之比)较对照增加了1.05倍;而土壤酸化和盐化会使有机碳矿化率较对照分别增加3.78和7.80倍,其HA/FA较对照分别降低了65.72%和73.21%.可见,提升设施环境温度、减缓或改善设施土壤的酸化及盐化问题,均有利于设施土壤的固碳减排.      

不同施氮水平对再生水灌溉土壤释氮节律的影响

土壤供氮能力是影响土壤氮素利用效率的一个重要指标,再生水灌溉和施氮水平均影响着土壤供氮能力,研究不同施氮水平对长期再生水灌溉土壤氮素的转化特征可为合理施肥及农产品增产增效提供理论依据.本研究选择河南新乡洪门试验站温室大棚内长期再生水灌溉和清水灌溉土壤,试验共设8个处理:A(N200)(施氮量200 mg·kg-1)、A(N160)(施氮量160 mg·kg-1)、A(N140)(施氮量140 mg·kg-1)、A(N100)(施氮量100 mg·kg-1)、A(N0)(施氮量0 mg·kg-1)、E(清水灌溉常规施氮)、CK(清水灌溉不施氮)、Re CK(再生水灌溉不施氮),采用实验室内常温培养法,分别在培养的7、14、21、28、35、42 d测定土壤铵态氮、硝态氮及全氮含量,并分析了土壤氮素矿化量和氮素矿化速率的变化,通过Freundlich线性等温吸附模型及一级动力学方程拟合了土壤吸附参数Kd和氮素矿化势N0.结果发现,培养前期土壤氮素矿化较快,释放的氮量较高,中后期变化较慢,土壤供氮平稳,同一时段不同处理间土壤累积矿化氮量存在显著差异(p0.05),表明不同外源氮肥输入对土壤氮素的矿化能力影响显著,A(N160)处理的供氮能力最强;同时,在培养前期Re CK处理的土壤氮素矿化累积量显著高于CK处理,表明再生水灌溉较清水灌溉促进了土壤氮素的矿化,显著提高了土壤氮素活性;土壤氮素的矿化速率随着培养时间的增加而逐渐降低,但降幅依次减小并趋于平稳,且不同施氮处理再生水灌溉土壤氮素矿化速率显著高于清水灌溉;不同土壤肥力水平(B0)、外源施氮A(N160)调控,土壤氮素矿化潜势可表达为N0=B0+117.5072t-0.1062.因此,外源氮肥输入显著影响了土壤氮素释放节律,再生水灌溉辅以适宜的施氮量可促进土壤氮素矿化,提高土壤氮素活性.     

碳酸盐矿化菌对模拟放射性Sr2+的成矿作用

选取碳酸盐矿化菌进行培养,利用其在代谢过程中分泌的尿素酶分解尿素产生CO₃2-,从而将游离态的放射性Sr2+转化为稳定态SrCO₃. 通过能谱分析(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对沉淀产物进行分析,并计算核素固结率. 结果表明:微生物诱导沉积的沉淀为大小混杂、表面多孔的SrCO₃晶体颗粒,并相互黏结形成不规则的团聚体;c(Sr2+)、ρ(尿素)及培养时间等对SrCO₃晶体形貌产生影响;菌体本身作为成核位点参与了碳酸盐矿化菌诱导Sr2+的矿化过程. 当c(Sr2+)为0.05 mol/L、ρ(尿素)为30 g/L、pH为8.0并在30 ℃下培养72 h时,生成较大的微生物矿化物团聚体,对Sr2+固结率可达98.32%,可实现放射性核素稳定化处置.      

添加葡萄糖、乙酸、草酸对红壤旱地土壤氮素矿化及反硝化的影响

为进一步理解红壤旱地土壤中碳源与土壤氮养分之间的耦合作用机制,以华中地区典型红壤旱地土壤为研究对象,运用静态培养法,设置室内培养试验,研究了添加葡萄糖、乙酸、草酸3种碳源对红壤旱地土壤中氮素矿化及反硝化的影响.结果表明,在25℃好氧培养下,不同碳源的添加对土壤氮素转化的影响具有较大差异.具体表现为:与对照处理(CK)相比,添加葡萄糖在整个培养期间内显著地促进了土壤可溶性有机氮(DON)含量的减少(p0.01),在培养第1 d,添加葡萄糖显著地促进了氧化亚氮(N_2O)的排放、硝态氮(NO_3~--N)含量的减少(p0.01);添加乙酸也显著促进了上述过程(p0.05),但促进作用没有葡萄糖强烈;而添加草酸对上述过程的促进不显著.30 d培养结束后,葡萄糖、乙酸、草酸3种处理的DON含量分别为14.84、19.46和23.47 mg·kg~(-1),比CK处理(24.20 mg·kg~(-1))分别减少了38.68%、19.59%、3.02%;葡萄糖、乙酸、草酸3种处理的NO_3~--N含量分别为8.77、13.89和20.42 mg·kg~(-1),比CK处理(17.23 mg·kg~(-1))分别减少了49.10%、19.38%和增加了18.51%.研究表明,碳源的可利用性是促进土壤氮素矿化和反硝化的关键因素.     

甲苯、邻二甲苯和二氯甲烷混合气体降解菌群构建及其性能研究

挥发性有机物(VOCs)排放导致一系列环境问题,而生物法是一项绿色处理技术.本实验选取3种VOCs(甲苯、邻二甲苯、二氯甲烷)作为模型污染物,利用甲苯、邻二甲苯降解菌Zoogloea resiniphila HJ1(菌株HJ1)及二氯甲烷降解菌Methylobacterium rhodesianum H13(菌株H13)构建复合菌株,采用“专属菌+综合菌”模式以复合菌株和驯化污泥构建复合强化菌群.研究表明,复合菌株可完全降解400 mg·L^-1甲苯、256 mg·L^-1邻二甲苯、200 mg·L-1二氯甲烷,矿化率分别为74.3%、61.1%、82.7%.复合菌株可完全降解480 mg·L^-1混合污染物(3种污染物浓度比为1∶1∶1),降解速率依次为甲苯>邻二甲苯>二氯甲烷.经过优化,菌株HJ1和菌株H13最佳配比被确定为1∶5.复合强化菌群不仅大幅提高了邻二甲苯、二氯甲烷降解速率,还提高了混合污染物矿化率.甲苯、邻二甲苯的存在对二氯甲烷降解产生明显抑制效应,而低浓度二氯甲烷(<240 mg·L     

湖南锡矿山周边水体的环境特征

对湖南锡矿山矿区内冶炼废水、尾沙坝的渗滤水、某采矿点的矿坑水以及邻近河流的水质化学基本特征以及金属离子(Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、Zn2+和As、Sb、Se、Bi、Hg)和非金属离子(F-、NO3-、Cl-、NO2-、SO42-、PO43-和Ac-)含量和污染特征进行研究.结果表明:各水样的矿化度在549.5～1640.0mg·L-1之间,平均值为1004.3mg·L-1;总硬度在472.9～1199.5 mg·L-1之间,平均值为895.8 mg·L-1;所有水样的锑浓度在4581～29423μg·L-1之间,平均值为10068μg·L-1;尾沙坝的渗滤水中汞、砷、硒含量最高,分别达到12.861、1617.220、34.447μg·L-1;在河流中,锑和硒的含量从上游到下游逐渐降低,表现出正相关性.     

生物质炭和秸秆配合施用对土壤有机碳转化的影响

为探讨生物质炭和秸秆碳输入对土壤碳构成和转化的影响,通过室内培养试验,研究了单施生物质炭、秸秆及两者配合施入下土壤二氧化碳的释放特征以及土壤微生物碳和有机碳的变化.结果表明,秸秆有机碳在土壤中的矿化率为21.50%(2%添加水平),远大于等量生物质炭的矿化率(8.09%);施用等量(占4%土重)生物质炭和秸秆,培养200 d后土壤有机碳含量分别为24.40 g·kg~(-1)、17.40 g·kg~(-1),表明生物质炭对有机碳的提升作用大于秸秆的.施用生物质炭对土壤固有有机碳有一定的保护作用,生物质炭与秸秆配合施用促进了秸秆的矿化,对有机碳矿化影响的交互效应为正值.施用秸秆能大幅度增加土壤微生物碳,而生物质炭对土壤微生物碳影响小;秸秆和生物质炭配合也增加了土壤微生物碳,但其交互效应与培养时间、施用量等有关,可正可负.     

臭氧氧化四种偶氮染料废水的效果研究

以酸性大红、中性枣红、阳离子红、活性黑5四种模拟印染废水开展O3氧化偶氮染料的效果研究.实验中发现O3对染料具有非常好的脱色效果,30 min后除中性枣红外其他三种染料脱色率接近100％,但是单独O3的TOC去除率不高.光谱扫描表明,处理后染料的特征吸收峰很快消失,而紫外光区的吸收峰变化很小,推测O3氧化以直接氧化为主,打开了染料分子的发色基团,但并未将染料分子彻底氧化.还应加强O3氧化能力、彻底矿化去除污染物的研究.     

东南大陆火山构造与矿产时、空关系——火山成矿作用配置模式

火山成因矿产是火山活动特定阶段产物,本文通过对火山机构发展演化阶段所发生的成矿作用和区域内主要金属、非金属矿产在火山机构中赋存部位的归纳,建立了火山成矿作用配置模式.